Длины волн дифрагированных лучей

В дифракционных методах исследования структуры используются рентгеновские лучи, поток электронов или нейтронов с длиной волны того же порядка, что и расстояния между атомами в молекулах или между частицами (ионами, атомами или молекулами) в кристаллах. Поэтому, проходя через вещество, лучи рассеиваются (дифрагируют). Возникающая дифракционная картина строго соответствует структуре исследуемого вещества. Среди дифракционных методов различают рентгенографию, электронографию и нейтронографию. [c.182]

Основным и наиболее прямым методом определения структуры являются дифракционные методы, использующие рентгеновские лучи или же нейтронные или электронные пучки. Эти методы обычно применяются для исследования кристаллических образцов. Дифракция возникает тогда, когда излучение (в частности, это может быть видимый свет) проходит через узкую щель или через решетку, состоящую из параллельных близко расположенных щелей. При этом пучок отклоняется (дифрагирует), и дифрагированные пучки создают интерференционную картину светлых и темных полос. Характер интерференционной картины определяется длиной волны излучения и шириной щели или расстоянием между щелями в дифракционной решетке. Для получения интерференционной картины необходимо, чтобы длина волны излучения была сравнима с шириной щели или шагом решетки. Расстояния между атомами в кристаллической решетке того же порядка, что и длина волны рентгеновских лучей, поэтому кристаллы могут служить дифракционной решеткой для рентгеновских лучей. Техника рентгеноструктурного анализа кристаллов была впервые развита в 1912 г. М. Лауэ, а теоретическое обоснование этого метода было сделано В. Г. Брэггом и В. Л. Брэггом. [c.51]

Хотя рентгеновские лучи дифрагируются кристаллической решеткой так же, как видимый свет дифракционной решеткой, Брэгг предложил считать, что рентгеновские лучи отражаются от плоскостей в кристалле. Рентгеновские лучи отражаются только под определенными углами, которые определяются по длинам волн этих лучей и по расстояниям между плоскостями в кристалле. Интенсивность отражения рентгеновских лучей под различными углами определяется или по зачернению фотографической пленки, или с помощью счетчика Гейгера — Мюллера, сцинтилляционного или пропорционального счетчика (стр. 721). [c.658]

Это важное уравнение связывает расстояние между плоскостями в кристалле и углом, при котором отраженное излучение имеет максимальную интенсивность для данной длины волны Я, т. е. когда все волны рентгеновских лучей находятся в фазе. Если Я, больше 2с1, решения для п не имеется и дифракция отсутствует. Поэтому световые волны проходят через кристаллы без дифракции на атомных плоскостях. Если рентгеновские лучи дифрагируют под слишком малыми углами. Уравнение Брэгга не включает интенсивность различных дифрагированных пучков. Интенсивность зависит от природы атомов и их расположения в каждой элементарной ячейке. [c.573]

Кристалл представляет собой правильное расположение атомов, каждый из которых может дифрагировать или рассеивать рентгеновские лучи. Поскольку это расположение — трехмерное, для определения условий дифракции необходимы по крайней мере три параметра, и если не делать некоторых упрощающих предположений, то задача сильно осложняется. Одним из плодотворных и полезных является допущение, что рентгеновские лучи не дифрагируют, а отражаются от плоскостей атомов в к.ристалле. Отражение происходит не только от одной плоскости, но и от набора параллельных плоскостей, н для рентгеновских лучей с данной длиной волны оно возможно только при определенных углах падения. Существенным условием, как и для дифракции, является то, что разность хода между соседними волнами должна быть равна целому числу длин волн. [c.300]

В методе Лауэ кристалл неподвижен, но первичный пучок содержит рентгеновские лучи, длины волн которых лежат в пределах некоторого интервала. На атомах кристалла дифрагируют лучи с той длиной волны, для которой имеется соответствующее межплоскостное расстояние в кристалле при данном фиксированном значении угла 0. [c.26]

Первичный поток рентгеновских лучей 1 ударяет по пробе 2 и ио всем направлениям испускается флуоресцентное излучение. Коллиматор 3, представляющий собой связку тонких трубок или пластинок, позволяет почти параллельному пучку падать на плоский кристалл 4. Согласно закону Брэгга дифрагироваться будет только один первый порядок длин волн, и эта радиация принимается детектором 5. Механизм смонтирован так, что угловое перемещение детектора в 2 раза больше, чем кристалла, так что весь спектр может быть сканирован, и длины волн, принимаемые детектором, всегда известны из его углового положения. Диапазон длин волн перекрывается, если 0 меняется от О до 90°. [c.226]

Дальнейшее развитие представлений о строении энергетических. зон в твердых телах основано на рассмотрении процессов дифракции электронов. Свободно перемещающиеся валеатные электроны в металле могут в определенных условиях дифрагировать на периодической решетке атомов илн иопов в кристалле. Основной закон дифракции—это закон Брэгга (разд. 5.2.2.2). Он связывает длины волн любой природы (для электронов см. разд. 3.2.1.4, для рентгеновских лучей — 3.2,1 и 5.2, для иептро-нок — 3.2.1.5) с межплоскостными расстояниями d и углами дифракции 6 [уравнение (5.3)] [c.68]

Флуоресцентный спектр, испускаемый пробой 1, проходит через щель 2. Рассеивающийся пучок ударяется об изогнутый кристалл 3. Этот кристалл срезан таким образом, что все части пучка встречаются с ним под углом Брэгга и вся радиация соответствующей длины волны сходится на выходной щели 4, откуда попадает на детектор 5. Кристалл действует аналогично вогнутой решетке оптического спектрографа. Это не значит, что пучок лучей фокусируется оптически. Он дифрагируется таким образом, что одна длина волны сводится в одну точку (рис. 65). [c.226]

Каждое пятно на регистрирующей фотографии является результатом отражения от ряда параллельных кристаллических плоскостей, так как каждая из многих кристаллических плоскостей дифрагирует ту длину волны полихроматического пучка лучей, которая устанавливается основной формулой Брэгга. [c.238]

Обычно рентгеновские лучи состоят из набора различных длин волн или частот и могут быть легко расщеплены (дифрагированы) на компоненты с образованием спектра. Спектр поэтому состоит из ряда близких линий, каждая из которых имеет свою длину волны, а следовательно, и частоту. Эти ли- [c.131]

Интересно применить уравнение (3-1) к случаю рассеяния рентгеновских лучей линейной последовательностью идентичных, равноотстоящих друг от друга атомов. Пусть (I—вектор, соединяющий два соседних атома. Тогда вектор, соединяющий первый атом с третьим, будет 2(1, вектор, соединяющий первый атом с четвертым,—3(1 и т. д. Интенсивность дифрагирующих лучей будет максимальна в том случае, если уравнение (3-1) справедливо для всех возможных пар атомов, т. е. для г=(1, г—2d и т. д. Однако достаточно, чтобы уравнение (3-1) удовлетворялось только для соседних атомов, поскольку если (1-8 равно целому числу длин волн, то и 2(1-5, и 3(1-5, и т. д. тоже будут равны целому числу длин волн. Таким образом, максимумы дифракции для линейного ряда атомов, расположенных на расстояниях друг от друга, будут возникать в одном и том же направлении независимо от числа атомов. [c.30]

Следующий шаг в изучении структуры атома был сделан Максом Лауэ в 1912 г. Он облучал кристаллические вещества рентгеновскими лучами и установил, что кристаллы состоят из атомов, расположенных в определенном геометрическом порядке (структуре). Они рассеивают (дифрагируют) рентгеновские лучи, и по получающейся при этом дифракционной картине можно было рассчитать длину волны рентгеновского излучения. По сути, рентгеновские лучи похожи на световые лучи, но с очень малой длиной волны. [c.104]

В монохроматорах для дальней ИК-области предусматривалась целая серия приспособлений, единственной целью которых было устранить высокие порядки, дифрагированные решеткой. Они включали а) кристаллический модулятор, действие которого сводилось к тому, чтобы приемное устройство не реагировало на ту часть излучения, для которой кристалл прозрачен, поскольку она не модулируется б) фильтры остаточных лучей, которые обладают очень высоким коэффициентом отражения (вплоть до 98%) в некоторых участках дальней ИК-области подбирая соответствующие пластины для разных областей, можно охватить большой диапазон спектра в) дифракционные решетки, используемые в качестве рассеивающих фильтров от них зеркально отражаются волны, длина которых примерно вдвое больше периода решетки, а более короткие волны дифрагируются по другим направлениям г) пропускающие фильтры, такие, как черный полиэтилен (импрегнированный сажей) и кристаллический кварц. [c.62]

Дифракция электронов в газообразных органических веществах. Выше было указано, что движущиеся электроны ведут себя как волны, причем длина волны является исключительно функцией их скорости [уравнение (5), стр. 58]. При прохождении через вещество пучок электронов дифрагирует подобно рентгеновским лучам. Аналогично последним он может служить для определения строения. Ввиду того что электроны поглощаются в значительно большей степени, чем рентгеновские лучи, метод дифракции электронов очень успешно применяется к газообразным веществам, в то время как в случае твердых веществ необходимы очень тонкие слои. Таким образом, метод дифракции электронов является ценным дополнением метода рентгеновских лучей, который можно применять исключительно к твердым веществам. [c.87]

При использовании стандартной рентгеновской аппаратуры длину волны лучей менять непрерывно невозможно. Однако рентгеновская трубка наряду с монохроматическим (линейчатым) спектром испускает и так называемый белый (непрерывный) спектр (рис. 25). В этом спектре имеются, естественно, и такие волны, длина которых делает условия Лауэ совместными. Лучи с такими к и будут дифрагировать. Каждый дифракционный луч (со своими ф1, ф2, фз и индексами pqr) будет иметь и свою особую длину волны. Остальные лучи непрерывного и линейчатого спектра погасятся. Именно такую дифракционную 1картину наблюдали в 1912 г. Фридрих и Киипиинг, поставившие опыт по предложению Лауэ. [c.54]

Кольцеобразная диафрагма конденсора вырезает пучок света в форме полого конуса этот пучок затем фокусируется на образец. Большая часть излучения проходит через образец, не отклоняясь, а небольшая часть подвергается отклонению или дифракции. Неотклоненный конусообразный пучок света собирается объективом микроскопа и проходит через более тонкую кольцеобразную часть фазовой пластинки, вмонтированной в объектив на уровне его задней фокальной плоскости. Эта часть пластинки является поглотителем света. Следовательно, интенсивность проходящего света ослабляется примерно до интенсивности дифрагирующих лучей кроме того, его фаза увеличивается примерно на четверть длины волны. Те лучи, которые претерпевают дифракцию, также собираются объективом, но они проходят через центральную или через самую крайнюю часть фазовой пластинки. Когда неотклоненные и дифрагирующие лучи, испускаемые каждой точкой исследуемого рбразца, фокусируются вместе и дают изображение этой точки, вследствие интерференции они взаимно усиливаются или погашаются, благодаря чему сильно возрастает контраст между точками, показатели преломления которых отличаются незначительно. [c.114]

Отсюда следует, что только рентгеновские лучи (или электромагнитное излучение с еще меньшей длиной волны) могут дифрагировать от линейных последовательностей атомов, разделенных расстояниями порядка нескольких ангстрем. Из уравнения (3-2) видно (п—единичный вектор), что условие существования дифракционного максимума не может быть соблюдено, пока А, не станет меньше 2d, так как sin0 не может стать больше единицы. [c.31]

Дифракционные эффекты зависят от явления интерференции рентгеновских лучей. Принцип этого можно проиллюстрировать на примере дифракции световых лучей на оптической дифракционной решетке, состоящей из ряда параллельных линий, нанесенных на отражающую плоскость или на зеркало, с расстоянием между ними, соизмеримым с длиной световой волны (рис. 5.1). Волны от отдельных центров рассеяния, достигая плоскости ВС, нормальной к фронту дифрагирующего потока, будут находиться в одной фазе и, следовательно, будут усиливать друг друга только в том случае, если выполняется определенное соотношение между углом ф потока лучей и расстоянием между линиями решетки й, а именно чтобы длина шага АВ у последовательно идущих волн была равна целому числу длин волн [c.87]

В методе Лауэ на монокристаллич. образец падает иучок немонохроматич. ( белых ) лучей (рис. 1, а). Дифрагируют лишь те лучи, длины волн [c.328]

На рис. 2-14 представлена часть отражательной решетки типа эшелетта и схематически показан ход лучей. Обозначим угол между более широкой гранью бороздки и плоскостью решетки через tf. Луч, падающий под углом а, отражается от грани бороздки под углом (3 очевидно, что а-Ьг] = р—ij). Лучи, отражающиеся от соседних бороздок, интерферируют, как описано выше. Благодаря сильному отражению зеркальной металлической поверхностью большая часть энергии при данном значении а будет дифрагировать при угле р. При углах, близких по величине к g, энергия будет лишь немного ниже, поэтому решетку можно успешно использовать в большом интервале длин волн данного порядка. Решетка, дающая максимум дифракции при определенной длине волны в спектре первого порядка, дает вдвое менее интенсивный максимум при той же длине волны в спектре второго порядка, втрое менее интенсив- [c.37]

Соотношение (5) можно вывести пользуясь обозначениями, приведен ными на рис. 4, и полагая, что в заданном направлении разность хода между лучами от двух соседних канавок составляет четное число полуволн. Из этого условия следует, что волны длиной к к (к — любое целое число) тоже будут дифрагировать в том же направлении. Так возникает проблема их устранения, если мы хотим иметь чистый спектр, свободный от наложения высоких порядков. Для этих целей обычно используют устройства двух типов либо призменный предварительный монохроматор с относительно низкой разрешающей способностью, либо отрезающие фильтры, задерживающие коротковолновую область спектра и пропускающие длинноволновую. Эффективность решетки падает в обе стороны от угла блеска, и обычно рабочая область спектра в первом порядке ограничивается длинами волн, значения которых относятся примерно как 3 1. Если с помощью одной решетки мы хотим перекрыть более широкий диапазон длин волн, то ее нужно использовать и в более высоких порядках. Например, решетка с блеском в 12 мк работает от первого до четвертого порядков в приборе Регк1п-Е1тег модели 12 С, а в модели 112 обеспечивается диапазон от 2,2 до 18 лк в пяти порядках [59]. В более высоких порядках область дисперсии сужается, и возрастают трудности отделения мешающих порядков. Поэтому [c.19]

В методе Лауэ монокристаллический образец устанавливается в рентгеновской кал1ере неподвижно, каждая система отражающих плоскостей ориентирована под постоянным углом к немонохроматическому пучку рентгеновских лучей. Таким образом, в этом методе угол скольжения 0 имеет ряд постоянных значений (для различных плоскостей), а длина волны Я (в полихроматическом пучке) переменна. Из этого пучка дифрагируют те лучи, длины волн которых подчиняются условию Вульфа-Брегга. Дифракционные пятна на лауэграмме располагаются по эллипсам, гиперболам, прямым, проходящим через пятно от первичного пучка симметрия расположения пятен отражает симметрию кр исталла. [c.67]

Существование длины волны и явлений интерференции типа, постулированного де Бройлем для электронов, было вскоре подтверждено экспериментально Девиссоном и Джермером и Томсоном, которые показали, что пучки электронов дифрагируют на кристаллах согласно точно таким же геометрическим законам, как и рентгеновские лучи с той же длиной волны. Аналогичные дифракционные эффекты наблюдались также в случае протонов, нейтронов и а-частиц во всех случаях наблюдаемая длина волны дается соотношением де Бройля (V). Экспериментальные трудности подтверждения справедливости этого соотношения для частиц, более тяжелых, чем атомы, настолько велики, что этого еще никогда не удавалось сделать, но есть все основания полагать, что соотношение де Бройля справедливо для всех частиц. Если бы мы могли построить достаточно тонкую дифракционную решетку, мы могли бы наблюдать дифракцию футбольных мячей, людей и планет. Дифракция электронов стала важным экспериментальным методом исследования строения молекул и поверхностей, а определение структур с помощью дифракции нейтронов находится сейчас в стадии успешного развития. [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология